2019-01-31 ﾄﾞｲﾂ連邦共和国・ﾍﾙﾏﾝ･ﾌｫﾝ･ﾍﾙﾑﾎﾙﾂ協会(HGF)
(Ultra-thin and extremely efficient: Thin-film tandem cells made of perovskite and CIGSe semiconductors)
・ HZB(ベルリン・ヘルムホルツ資源エネルギーセンター）とオランダ・アイントホーフェン工科大学 (TU/e)が、ペロブスカイトと CIGSe の両半導体を組合せた、超薄膜高効率タンデム太陽電池を開発。
・ 大面積の作製にスケールアップできる簡素で安定した製造プロセスを用い、エネルギー変換効率 21,6%（面積 0.8 ㎠)を達成した。
・ バンドギャップがそれぞれ異なる半導体を組合せることで、太陽光スペクトルを無駄なく利用して発電する。ペロブスカイトは高エネルギーの青色光を、CIGSe は赤色・近赤外光を効率的にエネルギーに変換。
・ 基板に成長させた CIGSe の表面は粗く、湿式化学方法でその上にペロブスカイト層を作ることは困難であったが、今回、CIGSe 層に薄膜の中間共形層を挿入してからペロブスカイト層をスピンコーティングすることでこれを解決し、同タンデム太陽電池の特性を初めて向上させた。
・ 現在のエネルギー変換効率は 21.6%だが、理論的にはさらに高効率達成の可能性もあると考える。また、同タンデムセルは超薄膜デバイスであるため、製造に要する材料やエネルギーの使用量が少ない。
・ 同タンデムセルの中間共形層を分析した結果、個々のサブセルが同タンデム太陽電池の優れた性能に貢献する機能を発見。これは、モノリシックなペロブスカイト/CIGSe タンデム太陽電池の性能をさらに向上させ、エネルギー変換効率 30%超の達成の可能性を示唆するものと考える。
URL: https://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=20323;sprache=en;seitenid=74699
（関連情報) ACS Energy Letters 掲載論文(アブストラクトのみ：全文は有料）
21.6%-Efficient Monolithic Perovskite/Cu(In,Ga)Se2 Tandem Solar Cells with Thin Conformal Hole Transport Layers for Integration on Rough Bottom Cell Surfaces
URL: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b00135
<NEDO海外技術情報より＞
Abstract
Perovskite-based tandem solar cells can increase the power conversion efficiency (PCE) of conventional single-junction photovoltaic devices. Here, we present monolithic perovskite/CIGSe tandem solar cells with a perovskite top cell fabricated directly on an as-grown, rough CIGSe bottom cell. To prevent potential shunting due to the rough CIGSe surface, a thin NiOx layer is conformally deposited via atomic layer deposition on the front contact of the CIGSe bottom cell. The performance is further improved by an additional layer of the polymer PTAA at the NiOx/perovskite interface. This hole transport bilayer enables a 21.6% stabilized PCE of the tandem device at ∼0.8 cm2 active area. We use TEM/EDX measurements to investigate the deposition uniformity and conformality of the NiOx and PTAA layers. By absolute photoluminescence measurements, the contribution of the individual subcells to the tandem VOC is determined, revealing that further fine-tuning of the recombination layers might improve the tandem VOC. Finally, on the basis of the obtained results, we give guidelines to improve monolithic perovskite/CIGSe tandems toward predicted PCE estimates above 30%.
